Un físico ha planteado un pensamiento fuera de serie: el universo entero podría ser una red neuronal.

No todos los días nos encontramos con un artículo que intenta redefinir la realidad.

Pero en un estudio preimpreso (no revisado por pares) provocador subido a arXiv este verano, un profesor de física de la University of Minnesota en Duluth llamado Vitaly Vanchurin intenta replantear la realidad de una manera particularmente reveladora, lo que sugiere que vivimos dentro de una red neuronal masiva que gobierna todo a su alrededor. En otras palabras, escribió en el artículo, que es una «posibilidad de que todo el universo en su nivel más fundamental sea una red neuronal».

Durante años, los físicos han intentado conciliar la mecánica cuántica y la relatividad general. El primero postula que el tiempo es universal y absoluto, mientras que el segundo sostiene que el tiempo es relativo, vinculado al tejido del espacio-tiempo.

En su artículo, Vanchurin sostiene que las redes neuronales artificiales pueden «exhibir comportamientos aproximados» de ambas teorías universales.

Dado que la mecánica cuántica «es un paradigma notablemente exitoso para modelar fenómenos físicos en una amplia gama de escalas», escribe, «se cree ampliamente que, en el nivel más fundamental, todo el universo está gobernado por las reglas de la mecánica cuántica e incluso la gravedad debería de alguna manera emerger de él».

«No solo estamos diciendo que las redes neuronales artificiales pueden ser útiles para analizar sistemas físicos o para descubrir leyes físicas, estamos diciendo que así es como funciona realmente el mundo que nos rodea», se lee en la discusión del artículo. «En este sentido podría considerarse como una propuesta para la teoría del todo y, como tal, debería ser fácil demostrar que está equivocado».

Crédito: Pixabay

El concepto es tan audaz que la mayoría de los físicos y expertos en aprendizaje automático se han negado a comentar sobre el registro, citando escepticismo sobre las conclusiones del artículo.

El sitio web Futurism entrevistó a Vanchurin, quien se inclinó hacia la controversia y reveló más datos de su idea:

Futurism: su artículo sostiene que el universo podría ser fundamentalmente una red neuronal. ¿Cómo le explicaría su razonamiento a alguien que no supiera mucho sobre redes neuronales o física?

Vitaly Vanchurin: Hay dos formas de responder a su pregunta.

La primera forma es partir de un modelo preciso de redes neuronales y luego estudiar el comportamiento de la red en el límite de una gran cantidad de neuronas. Lo que he demostrado es que las ecuaciones de la mecánica cuántica describen bastante bien el comportamiento del sistema cerca del equilibrio y las ecuaciones de la mecánica clásica describen bastante bien cómo el sistema se aleja más del equilibrio. ¿Coincidencia? Puede ser, pero hasta donde sabemos, la mecánica cuántica y clásica es exactamente cómo funciona el mundo físico.

La segunda forma es partir de la física. Sabemos que la mecánica cuántica funciona bastante bien a pequeñas escalas y la relatividad general funciona bastante bien a grandes escalas, pero hasta ahora no hemos podido reconciliar las dos teorías en un marco unificado. Esto se conoce como el problema de la gravedad cuántica. Claramente, nos falta algo grande, pero para empeorar las cosas, ni siquiera sabemos cómo manejar a los observadores. Esto se conoce como el problema de la medición en el contexto de la mecánica cuántica y el problema de la medición en el contexto de la cosmología.

Entonces se podría argumentar que no hay dos, sino tres fenómenos que necesitan ser unificados: mecánica cuántica, relatividad general y observadores. El 99% de los físicos le diría que la mecánica cuántica es la principal y todo lo demás debería surgir de ella de alguna manera, pero nadie sabe exactamente cómo se puede hacer. En este artículo considero otra posibilidad de que una red neuronal microscópica es la estructura fundamental y todo lo demás, es decir, la mecánica cuántica, la relatividad general y los observadores macroscópicos, emerge de ella. Hasta ahora las cosas parecen bastante prometedoras.

¿Qué te dio esta idea en primer lugar?

Primero, solo quería comprender mejor cómo funciona el aprendizaje profundo, por lo que escribí un artículo titulado «Towards a theory of machine learning» (o «Hacia una teoría del aprendizaje automático»). La idea inicial era aplicar los métodos de la mecánica estadística para estudiar el comportamiento de las redes neuronales, pero resultó que en ciertos límites la dinámica de aprendizaje (o entrenamiento) de las redes neuronales es muy similar a la dinámica cuántica que vemos en física. En ese momento yo estaba (y todavía lo estoy) de licencia sabática y decidí explorar la idea de que el mundo físico es en realidad una red neuronal. La idea es definitivamente una locura, pero ¿si es lo suficientemente loca para ser verdad? Eso aún está por verse.

Crédito: Pixabay

En el artículo escribiste que para demostrar que la teoría estaba equivocada, «todo lo que se necesita es encontrar un fenómeno físico que no pueda ser descrito por redes neuronales». ¿Qué quieres decir con eso? ¿Por qué es «más fácil decirlo que hacerlo»?

Bueno, hay muchas «teorías de todo» y la mayoría de ellas deben estar equivocadas. En mi teoría, todo lo que ves a tu alrededor es una red neuronal y, por lo tanto, para demostrar que está mal, todo lo que se necesita es encontrar un fenómeno que no se pueda modelar con una red neuronal. Pero si lo piensas bien es una tarea varonil muy difícil porque sabemos muy poco sobre cómo se comportan las redes neuronales y cómo funciona realmente el aprendizaje automático. Por eso traté de desarrollar una teoría del aprendizaje automático en primer lugar.

La idea es definitivamente una locura, pero ¿si es lo suficientemente loca para ser verdad? Eso aún está por verse.

¿Cómo se relaciona su investigación con la mecánica cuántica y aborda el efecto del observador?

Hay dos líneas de pensamiento principales: la interpretación de Everett (o de muchos mundos) de la mecánica cuántica y la interpretación de Bohm (o variables ocultas). No tengo nada nuevo que decir sobre la interpretación de los muchos mundos, pero creo que puedo aportar algo a las teorías de las variables ocultas. En la mecánica cuántica emergente que consideré, las variables ocultas son los estados de las neuronas individuales y las variables entrenables (como el vector de sesgo y la matriz de peso) son variables cuánticas. Tenga en cuenta que las variables ocultas pueden ser muy no locales y, por lo tanto, se violan las desigualdades de Bell. Se espera que surja una localidad espacio-temporal aproximada, pero estrictamente hablando, cada neurona puede estar conectada a todas las demás neuronas, por lo que el sistema no tiene por qué ser local.

Crédito: Pixabay

¿Le importaría ampliar la forma en que esta teoría se relaciona con la selección natural? ¿Cómo influye la selección natural en la evolución de estructuras complejas / células biológicas?

Lo que digo es muy sencillo. Hay estructuras (o subredes) de la red neuronal microscópica que son más estables y hay otras estructuras que son menos estables. Las estructuras más estables sobrevivirían a la evolución y la estructura menos estable sería exterminada. En las escalas más pequeñas, espero que la selección natural produzca algunas estructuras de muy baja complejidad, como cadenas de neuronas, pero en escalas más grandes, las estructuras serían más complicadas. No veo ninguna razón por la que este proceso deba limitarse a una escala de longitud particular y, por lo tanto, la afirmación es que todo lo que vemos a nuestro alrededor (por ejemplo, partículas, átomos, células, observadores, etc.) es el resultado de la selección natural.

Su primer correo electrónico me intrigó cuando dijo que tal vez no lo entienda todo por sí mismo. ¿Que quieres decir con eso? ¿Se refería a la complejidad de la propia red neuronal o a algo más filosófico?

Sí, solo me refiero a la complejidad de las redes neuronales. Ni siquiera tuve tiempo de pensar en cuáles podrían ser las implicaciones filosóficas de los resultados.

Necesito preguntar: ¿esta teoría significaría que estamos viviendo en una simulación?

No, vivimos en una red neuronal, pero es posible que nunca sepamos la diferencia.

La investigación ha sido publicada en el sitio web de pre-impresión arXiv y se encuentra pendiente de la revisión por pares.

Fuente: Futurism

Tenemos algo para decirte: Visítanos en Facebook. Únete a la discusión en nuestra comunidad en Telegram. Y si te es posible, apoya nuestro trabajo invitándonos un café. ¡Te lo agradecemos!